(57)【要約】【課題】  従来よりもコークス粒径の推定精度を高めることができ、高炉操業に適した品質を有するコークスの製造方法を提供する。【解決手段】  複数銘柄の石炭を配合した配合石炭を乾留して、予め設定した目標粒径のコークスを得るために、この配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、このコークス推定収縮率Ａになるように、各石炭が有するコークス推定収縮率Ｂを基にして各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入してコークスを製造する方法において、コークス推定収縮率Ａが、予め設定した基準温度に対応する値であると共に、コークス推定収縮率Ｂが、配合石炭の乾留時における炭化室の炉温に対応した値である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数銘柄の石炭を配合した配合石炭を乾留して、予め設定した目標粒径のコークスを得るために、該配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、該コークス推定収縮率Ａになるように、前記各石炭が有するコークス推定収縮率Ｂを基にして前記各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された前記配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入して前記コークスを製造する方法において、
前記コークス推定収縮率Ａが、予め設定した基準温度に対応する値であると共に、前記コークス推定収縮率Ｂが、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応した値であることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項２】
複数銘柄の石炭を配合した配合石炭から予め設定した目標粒径のコークスを得るための該配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、該コークス推定収縮率Ａになるように、前記各石炭のコークス推定収縮率Ｂを基にして前記各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された前記配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入し乾留して前記コークスを製造する方法において、
前記コークス推定収縮率Ａは、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応した値であると共に、前記コークス推定収縮率Ｂが予め設定した基準温度に対応する値であることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のコークスの製造方法において、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応するコークス推定収縮率は下式により求めた値であることを特徴とするコークスの製造方法。
Ｒ(T1)＝α×Ｄ＋β            ・・・（１）
Ｒ(T) ＝Ｒ(T1)×（Ｔ１／Ｔ）  ・・・（２）
但し、
α、β：使用するコークス炉により決まる定数
Ｄ：製造するコークスの目標粒径
Ｔ１：基準温度（℃）
Ｔ：石炭を乾留する際の炭化室の炉温（℃）
Ｒ(T1)：基準温度Ｔ１におけるコークス推定収縮率
Ｒ(T) ：炭化室の炉温Ｔにおけるコークス推定収縮率
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークスの製造方法において、前記コークスの目標粒径は４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることを特徴とするコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉において安定的に目標粒径のコークスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室炉式コークス炉によって高炉用コークスを製造するにあたり、製造するコークスの粒径を安定させることは、高炉の通気性及び通液性を確保し、安定操業を実現する上で不可欠である。
そこで、室炉式コークスで製造されるコークスの粒径を推定し、目標粒径となるようにする各種の方法が検討され、コークス粒径制御技術の開発が行われてきた。
例えば、特許文献１には、乾留中におけるコークスの引張強度と引張応力を求め、この両方の比からコークス粒径を推定する方法が開示されている。
この引張強度は、引張強度試験により求めており、しかも乾留中のコークスは、不均質で多孔質であることから、その測定値に大きなばらつきが生じ、精度良くコークスの粒径を推定することができず、また試験作業も煩雑であるという欠点があった。
【０００３】
そこで、まず、コークス炉に装入する配合石炭を構成する各石炭を、各石炭の再固化温度以上の特定温度（例えば、１０００℃）まで容器内で加熱し、そのときの内容物、即ち石炭の容積（又は長さ）を再固化温度における石炭容積（又は長さ）で除した値を、その石炭から生成したコークスの特定温度における収縮率（コークス推定収縮率）とする。そして、複数銘柄の各石炭毎に求めたコークス推定収縮率を配合割合で加重平均し、製造する配合石炭のコークス推定収縮率を求めて、配合石炭のコークス粒径を推定する方法がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６７５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した方法は、特定温度での各石炭毎のコークス推定収縮率を使用してコークス粒径を推定しているため、実炉操業における炭化室の炉温の影響が加味されていない。従って、例えば、炭化室の稼働率が変化した場合は、炭化室の炉温が変化するが、この変化に対応できないため、推定したコークス粒径と実際のコークス粒径との間で差が生じ、目標とする粒径のコークスが安定的に得られないという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、目標とする粒径のコークスを安定的に得ることができ、高炉操業に適したコークスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係るコークスの製造方法は、複数銘柄の石炭を配合した配合石炭を乾留して、予め設定した目標粒径のコークスを得るために、該配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、該コークス推定収縮率Ａになるように、前記各石炭が有するコークス推定収縮率Ｂを基にして前記各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された前記配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入して前記コークスを製造する方法において、
前記コークス推定収縮率Ａが、予め設定した基準温度に対応する値であると共に、前記コークス推定収縮率Ｂが、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応した値である。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係るコークスの製造方法は、複数銘柄の石炭を配合した配合石炭から予め設定した目標粒径のコークスを得るための該配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、該コークス推定収縮率Ａになるように、前記各石炭のコークス推定収縮率Ｂを基にして前記各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された前記配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入し乾留して前記コークスを製造する方法において、
前記コークス推定収縮率Ａは、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応した値であると共に、前記コークス推定収縮率Ｂが予め設定した基準温度に対応する値である。
【０００９】
また、第１、第２の発明に係るコークスの製造方法において、前記配合石炭の乾留時における前記炭化室の炉温に対応するコークス推定収縮率は下式により求めた値であることが好ましい。
Ｒ(T1)＝α×Ｄ＋β            ・・・（１）
Ｒ(T) ＝Ｒ(T1)×（Ｔ１／Ｔ）  ・・・（２）
但し、
α、β：使用するコークス炉により決まる定数
Ｄ：製造するコークスの目標粒径
Ｔ１：基準温度（℃）
Ｔ：石炭を乾留する際の炭化室の炉温（℃）
Ｒ(T1)：基準温度Ｔ１におけるコークス推定収縮率
Ｒ(T) ：炭化室の炉温Ｔにおけるコークス推定収縮率
【００１０】
更に、第１、第２の発明に係るコークスの製造方法において、前記コークスの目標粒径は４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、配合した石炭のコークス推定収縮率Ａ、及び配合する各石炭のコークス推定収縮率Ｂのいずれか一方を、炭化室の炉温に対応した値にするので、製造するコークスを目標の粒径（例えば、４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下）に精度良く一致させることが可能となり、高炉操業に適したコークスを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係るコークスの製造方法は、複数銘柄の石炭を配合した配合石炭を乾留して、予め設定した目標粒径のコークスを得るために、この配合石炭が必要とするコークス推定収縮率Ａを求め、このコークス推定収縮率Ａになるように、各石炭が有するコークス推定収縮率Ｂを基にして各石炭の配合割合を調整し、この配合割合が調整された配合石炭を、コークス炉の炭化室に装入する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１３】
まず、目標粒径のコークスを製造するに際し、配合石炭又は各銘柄石炭（以下、単に石炭ともいう）を乾留する炭化室の炉温Ｔにおける石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T) を求める。このコークス推定収縮率Ｒ(T) は、例えば、特願２００４−４４３２６号に記載された方法を使用できる。以下、説明する。
コークス炉装入用の石炭を、容器内において、石炭の再固化温度以上の基準温度Ｔ１、例えば１０００℃（℃）まで加熱する。なお、石炭の再固化温度は通常５００℃前後である。
【００１４】
このとき、石炭は、４００℃前後で収縮を開始し、再固化温度を経て１０００℃まで収縮を続ける。５００℃前後で軟化溶融した石炭が再固化してからの収縮は、石炭（再固化しているので、セミコークスあるいはコークス）そのものの収縮である。一方、４００℃前後で始まる収縮は、石炭が軟化溶融し、石炭粒子間の空隙が軟化溶融した石炭が流れ込むことによって消失するために発生する見掛上の体積変化であり、石炭そのものの収縮ではないが、本実施の形態ではこの現象も収縮と呼ぶことにする。
【００１５】
ここで、再固化温度での内容物である石炭の容積をＶR 、基準温度Ｔ１での内容物の体積をＶT1とおくと、基準温度Ｔ１での石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T1)（−）を、以下の式で定義することができる。
Ｒ(T1)＝（ＶR −ＶT1）／ＶR   ・・・（３）
なお、コークス推定収縮率を長さ収縮率と定義してもよく、この場合、再固化温度での内容物の長さをＬR 、基準温度Ｔ１での内容物の長さをＬT1とおくと、基準温度Ｔ１での石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T1)（−）を、以下の式で定義することができる。
Ｒ(T1)＝（ＬR −ＬT1）／ＬR   ・・・（４）
【００１６】
前記した方法で求めた基準温度Ｔ１における石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T1)から、配合石炭又は各銘柄別石炭の乾留時における炭化室の炉温Ｔに対応した値での石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T) を求める。
このコークス推定収縮率Ｒ(T) は、前記した基準温度Ｔ１を炭化室が取り得る範囲内で種々変化させて求めた値でもよいが、前記したように、例えば、１０００℃を基準温度Ｔ１として求めたコークス推定収縮率Ｒ(T1)を炭化室の炉温Ｔで補正（Ｒ(T1)×Ｔ１／Ｔ）したものを使用することが好ましい。
また、各銘柄別石炭の場合は、基準温度Ｔ１における各石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T1)を加重平均した後、この収縮率ΣＲ(T1)を炭化室の炉温Ｔで補正（Ｒ(T1)×Ｔ１／Ｔ）してもよい。
なお、コークスの収縮率に影響を与えるのは、乾留末期の炭化室の炉温（温度）であるが、炭化室の炉温を直接測定できないため、燃焼室上部に設けられた温度計により燃焼室の温度を測定し、その平均値を炭化室の炉温として代用している。
【００１７】
また、コークス推定収縮率Ｒ(T) は、前記した方法を使用し、炭化室の各温度で各々測定したものを使用してもよい。この場合、石炭を加熱する温度は、前記した基準温度Ｔ１までではなく、実操業に対応する複数の炉温Ｔまで石炭を各々加熱し、そのときの収縮率を求める。これは、炭化室の稼働率により、炭化室の炉温が１０００℃以上１２００℃以下の範囲で変化するためである。従って、収縮率の測定を、例えば、５０℃ピッチ、即ち１０５０℃、１１００℃、１１５０℃、及び１２００℃の各温度でそれぞれ行うことが好ましい。
以上の方法により、配合石炭又は各銘柄別石炭を乾留する炉温Ｔにおける石炭のコークス推定収縮率Ｒ(T) を求めることができる。
【００１８】
続いて、目標粒径のコークスを製造するために、実操業により得られた実測値に基づき、基準温度におけるコークス推定収縮率Ｒ(T1)を求める方法について説明する。
基準温度Ｔ１におけるコークス推定収縮率Ｒ(T1)と、製造するコークスの目標粒径とは、以下に示す（５）式のように、一次関数で現すことができる。
Ｒ(T1)＝α×Ｄ＋β  ・・・（５）
但し、
α、β：使用するコークス炉により決まる定数
Ｄ：製造するコークスの目標粒径
Ｒ(T1)：基準温度Ｔ１におけるコークス推定収縮率
【００１９】
そして、基準温度Ｔ１での実操業時におけるコークス収縮率とコークス粒径に基づき、例えば回帰分析を使用してα及びβを定め、コークス推定収縮率と製造するコークスの目標粒径との関係式を設定する。なお、コークス粒径が大きくなるに伴ってコークス推定収縮率が小さくなるので、αは負の定数である。
これにより、製造するコークスの目標粒径を（５）式に代入することで、コークス推定収縮率Ｒ(T1)を求めることができる。
前記したコークス推定収縮率Ｒ(T1)とコークス推定収縮率Ｒ(T) を求める方法をそれぞれ使用して、配合石炭のコークス推定収縮率Ａ又は各石炭が有するコークス推定収縮率Ｂを求めることができる。
【００２０】
次に、前記したコークス推定収縮率Ｒ(T1)とコークス推定収縮率Ｒ(T) を使用して、配合石炭の配合割合を調整する方法について説明する。
まず、配合石炭のコークス推定収縮率Ａを基準温度に対応した値、即ちコークス推定収縮率Ｒ(T1)とし、各石炭のコークス推定収縮率Ｂを炭化室の炉温に対応した値、即ちコークス推定収縮率Ｒ(T) として、配合石炭の配合割合を調整する方法について説明する。
コークスの目標粒径を４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲内で設定し、前記した（５）式に代入することで、Ｒ(T1)を求める。なお、コークスの粒径とは、炭化室から押し出されて、消火車又はＣＤＱホッパに収容された際のコークス粒径を意味する。
【００２１】
ここで、コークスの目標粒径が４５ｍｍ未満の場合、高炉内の通気性及び通液性が確保できず、高炉の操業が不安定になり、銑鉄の歩留りが低下することがある。一方、コークスの目標粒径が６０ｍｍを超える場合、高炉内の通気性及び通液性が過剰になり、高炉の操業が不安定になる場合がある。
【００２２】
上記した方法で求めたＲ(T1)の値と一致するように、又はＲ(T1)の値に近づくように、炭化室の炉温Ｔで補正した各石炭のコークス推定収縮率Ｂを加重平均して、各石炭の配合割合を調整する。
なお、ここでは、Ｒ(T1)が基準温度Ｔ１＝１０００（℃）での収縮率であるのに対し、各石炭のコークス推定収縮率Ｂは炭化室の炉温Ｔ（例えば、１０００℃を超え１２００℃以下程度）で補正したものを使用している。これは、炉温の上昇と共にコークスの収縮率が大きくなることに起因するものであり、これに基づき、各石炭のコークス推定収縮率Ｂの加重平均した収縮率をＲ(T1)より大きくすることで、目標粒径のコークスを確実に得ることを可能にできる。なお、Ｒ(T1)を炭化室の炉温Ｔで補正したＲ(T) を使用することも可能である。
以上の方法により、配合石炭を構成する各石炭の配合割合を決定し、この配合割合に調整した配合石炭を炭化室に装入して乾留し、コークスを製造する。
【００２３】
続いて、配合石炭のコークス推定収縮率Ａを炭化室の炉温に対応した値、即ちコークス推定収縮率Ｒ(T) とし、各石炭のコークス推定収縮率Ｂを基準温度に対応した値、即ちコークス推定収縮率Ｒ(T1)として、配合石炭の配合割合を調整する方法について説明する。
まず、コークスの目標粒径を４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲内で設定し、前記した（５）式に代入することでＲ(T1)を求め、このＲ(T1)を炭化室の炉温Ｔで補正（Ｒ(T1)×Ｔ１／Ｔ）してＲ(T) を求める。
【００２４】
次に、このＲ(T) の値と一致するように、又はＲ(T) の値に近づくように、基準温度Ｔ１における各コークス推定収縮率Ｂを加重平均して、各石炭の配合割合を調整する。
なお、ここでは、Ｒ(T) が炭化室の炉温Ｔ（例えば、１０００℃を超え１２００℃以下程度）で補正したものであるのに対し、各コークス推定収縮率Ｂは基準温度Ｔ１＝１０００（℃）での推定収縮率を使用している。このため、各コークス推定収縮率Ｂの加重平均した収縮率をＲ(T) より大きくすることで、より安定した高炉操業を可能にするものである。
以上の方法により、配合石炭を構成する各石炭の配合割合を決定し、この配合割合に調整した配合石炭を炭化室に装入して乾留し、コークスを製造する。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、配合石炭のコークス推定収縮率Ａを炭化室の炉温に対応したコークス推定収縮率Ｒ(T) とし、各石炭のコークス推定収縮率Ｂを基準温度に対応したコークス推定収縮率Ｒ(T1)として、配合石炭の配合割合を調整し、コークスの粒径を測定した結果について説明する。
石炭としてはＡ炭〜Ｐ炭を使用し、配合石炭の製造に際しては、Ａ炭〜Ｐ炭の中から複数の石炭を選択して使用した。ここで、使用した各石炭の配合割合を表１に、炭化室の操業条件及び実際に製造したコークス粒径の結果を表２にそれぞれ示す。
【００２６】
【表１】
2006188609.tif 000002
【００２７】
【表２】
2006188609.tif 000003
【００２８】
なお、表１において、単味炭収縮率Ｒ（１０００）とは、基準温度Ｔ１（１０００℃）での各コークス推定収縮率（コークス推定収縮率Ｂ）である。また、表２の炉温Ｔとはコークス炉の稼働率から推定した炉温、目標コークス粒径とは製造するコークスの目標粒径、算定収縮率Ｒ(T1)とは目標粒径のコークスを得るための基準温度Ｔ１（１０００℃）での配合石炭の収縮率（α×Ｄ＋β）、温度補正後の収縮率Ｒ(T) とは算定収縮率Ｒ(T1)を炉温Ｔで補正（Ｒ(T1)×Ｔ１／Ｔ）した収縮率（コークス推定収縮率Ａ）である。
ここで、表１の実施例１〜３の各配合石炭の配合割合は、配合石炭の収縮率ΣＲが、表２の実施例１〜３の各温度補正後の収縮率Ｒ(T) に近似するように、各石炭の基準温度での単味炭収縮率Ｒ（１０００）を加重平均した値である。
【００２９】
以上の条件で、乾留時間（石炭を炭化室に装入して完了した後、押出開始までの時間）を１８時間、消火方法として乾式消火装置による消火を行い、炭化室でコークスを製造した。
表２に、コークスが常温になった段階で、その粒度を測定した結果を示す。
表２から明らかなように、算定収縮率Ｒ(T1)を炭化室の炉温Ｔで補正して求めた温度補正後の収縮率Ｒ(T) に基づいて、配合石炭の配合割合を調整することにより、目標コークス粒径に近い実績コークス平均粒径（実施例１：４５．８ｍｍ、実施例２：５０．１ｍｍ、実施例３：４６．２ｍｍ）のコークスを安定に製造できた。
【００３０】
次に、配合石炭のコークス推定収縮率Ａを基準温度に対応したコークス推定収縮率Ｒ(T1)とし、各石炭のコークス推定収縮率Ｂを炭化室の炉温に対応したコークス推定収縮率Ｒ(T) として、配合石炭の配合割合を調整し、コークスの粒径を測定した結果について説明する。
石炭としてはＡ炭〜Ｔ炭の中から複数の石炭を選択して使用した。ここで、使用した各温度毎（１０００℃、１０５０℃、１１００℃、１１５０℃、１２００℃、１０６８℃）の各石炭の単味炭収縮率Ｒを表３に、炭化室の操業条件及び実際に製造したコークス粒径の結果を表４に、使用した各石炭の配合割合を表５にそれぞれ示す。
【００３１】
【表３】
2006188609.tif 000004
【００３２】
【表４】
2006188609.tif 000005
【００３３】
【表５】
2006188609.tif 000006
【００３４】
なお、表３において、各単味炭収縮率は、実操業に対応する複数の炉温Ｔ、即ち１０００℃（Ｒ１０００）、１０５０℃（Ｒ１０５０）、１１００℃（Ｒ１１００）、１１５０℃（Ｒ１１５０）、及び１２００℃（Ｒ１２００）の各温度まで石炭を各々加熱し、そのときに求めた収縮率（コークス推定収縮率Ｂ）である。
ここで、単味炭収縮率１０６８は、１０６８℃（Ｒ１０６８）における収縮率のことであり、以下の式に基づいて算出した値である。
Ｒ１０５０＋｛（Ｒ１０５０−Ｒ１１００）×（１１００℃−１０６８℃）／５０℃｝
【００３５】
また、表４の炉温Ｔとはコークス炉の稼働率から推定した炉温、目標コークス粒径とは製造するコークスの目標粒径、算定収縮率Ｒ(T1)とは目標粒径のコークスを得るための基準温度Ｔ１（１０００℃）での配合石炭の収縮率（α×Ｄ＋β：コークス推定収縮率Ａ）である。
ここで、表５の配合石炭の配合割合は、配合石炭の収縮率ΣＲが、表４の実施例４の算定収縮率Ｒ(T1)に近似するように、各石炭の１０６８℃での単味炭収縮率Ｒ１０６８を加重平均した値である。
【００３６】
以上の条件で、前記した炭化室の操業条件と同様の条件のもと、炭化室でコークスを製造した。
表４に、コークスが常温になった段階で、その粒度を測定した結果を示す。
表４から明らかなように、算定収縮率Ｒ(T1)に基づいて、配合石炭の配合割合を調整することにより、目標コークス粒径（４７．０ｍｍ）に近い実績コークス平均粒径（実施例４：４６．８ｍｍ）のコークスを安定に製造できた。
【００３７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のコークスの製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。